Cơ chế điều hòa hô hấp

1. Sự điều hoà thần kinh

a. Các trung khu hô hấp

     *  Các trung khu ở tuỷ sống: 

- Sừng xám của tuỷ sống ở đốt sống cổ III – IV điều khiển cơ hoành - Sừng xám của tuỷ sống ở đốt ngực điều khiển cơ liên sườn - Trung khu điều chỉnh hô hấp (pneumotaxic) nằm ở phía trên mặt lưng của cầu não, có tác dụng kìm hãm trung khu hít vào ở hành tuỷ. Nếu có xung ức chế mạnh từ trung khu này xuống hành tuỷ sẽ làm cho động tác hít vào ngắn gây tăng nhịp thở, còn nếu xung ức chế đi xuống yếu thì động tác hít vào dài, nhịp hô hấp chậm lại.

- Trung khu “ngừng thở” (apneustic), nằm ở phía dưới mặt lưng của não cầu, chức năng chưa rõ lắm nhưng khi kích thích thì gây động tác hít vào kéo dài, thỉnh thoảng có phản ứng thở hắt ra nhanh, và cũng có thể gây ngừng thở khi hít vào tối đa.

- Trung khu hít vào ở phía lưng của hành tuỷ gần cuối não thất IV. Trung khu này có các neuron phát nhịp tự động.

- Trung khu thở ra nằm gần trung khu hít vào về phía trước hành tuỷ

b. Phản xạ hô hấp

Người ta tìm thấy các thụ quan áp lực phân bố trong phế quản, tiểu phế quản để cảm nhận mức căng giãn của phổi. Hering – Breuer đã làm thí nghiệm ở động vật và cho thấy khi làm phổi căng lên sẽ gây động tác thở ra, ngược lại khi làm phổi xẹp xuống sẽ gây hít vào. Sự căng lên của phổi đã kích thích vào các thụ quan áp lực trong phổi , thông qua dây X gây ra phản xạ thở ra gọi là phản xạ Hering – Breuer.

Bình thường các tế bào thần kinh của trung khu hít vào ở hành tuỷ hưng phấn một cách tự động, các xung từ đây đi về tuỷ sống đến các cơ hít vào (cơ hoành và cơ liên sườn ngoài)sẽ gây động tác hít vào. Và đồng thời khi trung khu hít vào hưng phấn còn có các xung đi lên trung khu ức chế (pneumotaxic)  ở não cầu, trung khu này hưng phấn sẽ gửi xung xuống trung khu thở ra của hành tuỷ  để kích thích. Sau  động tác hít vào phổi căng lên làm kích thích các thụ quan áp lực trong phổi, từ đây xung hướng tâm theo dây X về trung khu thở ra. Khi tiếp nhận xung của trung khu hít vào do trung khu ức chế ở não cầu đưa xuống, trung khu thở ra đã dần chuyển sang trạng thái hưng phấn, bây giờ nhận tiếp xung do dây X đưa đến càng làm cho trung khu thở ra hưng phấn hoàn toàn để gây ra động tác thở ra (xung động chuyển đến gây co cơ liên sườn trong). Chính lúc này trung thở ra lại gửi xung sang trung khu hít vào để ức chế hoạt động hít vào. Động tác hít vào ngừng lại làm phổi bị xẹp. Các thụ quan áp lực ở phổi không hưng phấn, không có xung theo dây X lên kích thích trung khu thở ra, trung khu thở ra không hưng phấn làm động tác thở ra chấm dứt.

Và cùng vì không hoạt động mà trung khu thở ra không gửi xung ức chế sang trung khu hít vào nữa, trung khu hít vào được tự do và lại hoạt động tự động để tạo ra động tác hít vào kế tiếp, bắt đầu một chu kỳ mới. Như vậy phản xạ hô hấp bình thường bao gồm động tác hít vào, thở ra kế tiếp nhau thành một nhịp thở có tính chu kỳ.

*  Vỏ não có thể gây ra phản xạ hô hấp tuỳ ý như nín thở, hoặc chủ động thở liên tục, hoặc khi cảm xúc mạnh gây nín thở, thở gấp… Tuy nhiên “ý muốn” có giới hạn nhất định

2. Sự điều hoà thể dịch

Điều hoà hô hấp bằng con đường thể dịch chủ yếu dựa vào áp suất riêng phần của O2 và CO2. Ở cung động mạch chủ và xoang động mạch cảnh có các thụ quan hoá học, còn trong hành tuỷ thì có trung khu tiếp nhận xung từ các thụ quan hoá học đó về. Trung khu này nằm phía trước hành tuỷ, ngang với trung khu hít vào.

a. Áp suất riêng phần của O₂

Khi Po₂ trong máu giảm sẽ kích thích các tế bào thụ cảm hoá học. Các xung từ xoang động mạch cảnh qua nhánh Hering của dây số IX (dây lưỡi hầu), từ cung động mạch chủ qua nhánh Cyon của dây số X đến trung khu ở hành tuỷ để tăng cường hô hấp. Trong đó các xung từ xoang động mạch cảnh quan trọng hơn.

b. Áp suất riêng phần của CO₂

Khi nồng độ CO₂ trong máu cao sẽ tăng cường tạo H₂CO₃, hợp chất này nhanh chóng phân ly tạo H+ và HCO₃^-. Ion H⁺ tăng sẽ tác động lên tế bào thụ cảm hoá học  ở xoang  động mạch chủ và nhất là  ở xoang  động mạch cảnh để từ đó có xung lên trung khu hành tuỷ làm tăng cường hô hấp. Và ion H⁺ cũng tác động đồng thời lên trung khu tiếp nhận hoá học ở hành tuỷ, gây hưng phấn trung khu hô hấp của hành tuỷ.

 Người ta thấy rằng ngay cả khi nồng độ ion H⁺ chỉ hơi tăng lên một ít cũng đã kích thích các tế bào nhận cảm hoá học, chứng tỏ các tế bào thụ cảm này rất nhạy cảm với ion H⁺, nên nồng khí CO₂ trong máu là yếu tố chủ yếu điều hoà sự trao đổi khí.

Sự thiếu O₂ chỉ làm cho hô hấp tăng tối đa là 65%, còn khi thừa CO₂ có thể làm tăng hô hấp lên 80 lần so với bình thường (800%).

Trong thí nghiệm “tuần hoàn chéo” trên hai con chó sẽ thấy rõ tác dụng của sự thừa CO₂ đối với hô hấp. Gây mê và mổ tách hai động mạch cảnh của mỗi con. Cắt và nối chéo một động mạch cảnh phần thân của con thứ nhất với động mạch cảnh phần đầu của con thứ hai và ngược lại. Còn động mạch kia của mỗi con được kẹp lại. Như vậy đầu con thứ nhất được nuôi bằng máu của con thứ hai và ngược lại. Sau đó bịt khí quản con thứ nhất  hoặc cho thở khí CO₂ sẽ làm cho con thứ hai thở gấp vì lượng CO₂ trong máu con thứ nhất tăng lên được đến đầu con thứ hai, trong khi đó con thứ nhất (bị nghẹt) vẫn thở bình thường vì nó được nuôi bằng máu bình thường của con thứ hai (hình 4.6).  

c. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến hô hấp

* Huyết áp: Khi huyết áp tăng thì hô hấp giảm và ngược lại. Vì ở cung động mạch chủ và xoang động mạch cảnh ngoài các thụ quan hoá học còn có các thụ quan áp lực. Do đó khi huyết áp tăng hoặc giảm làm kích thích các thụ quan, xung động truyền về trung khu hô hấp ở hành tuỷ làm tăng cường hay ức chế hoạt động hô hấp.

* Cảm giác đau có thể gây ra trạng thái thở nhanh, hay chậm hoặc ngừng thở phụ thuộc vào tính chất, cường độ, nguyên nhân, thời gian tác dụng của cảm giác đau.

 

* Nhiệt  độ cao cũng gây thở nhanh, nguyên nhân có thể do trung khu điều nhiệt ở vùng dưới đồi (hypothalamus) bị kích thích gây hạ thân nhiệt trong đó có hô hấp. Nhiệt độ lạnh đột ngột có thể làm ngừng thở, sau đó lại thở nhanh một thời gian.

* Phản xạ ho và hắt hơi: khi màng nhầy khoang mũi bị kích thích sẽ gây phản xạ co phế quản để có động tác hít vào sâu và chậm, nhưng tiếp đó là động tác thở ra nhanh, mạnh gọi là phản xạ hắt hơi.   Khi khí quản, phế quản có vật lạ kích thích gây ra phản xạ ho, tức là  đẩy mạnh hơi ra ngoài để tống vật lạ ra.  

DOWNLOAD: